過程控制課程設計（論文）-鍋爐給水控制系統(tǒng)設計.doc

內蒙古科技大學過程控制課程設計論文題目：鍋爐給水控制系統(tǒng)設計學生姓名：學號：專業(yè)：測控技術與儀器班級：2008-1指導教師：2011年9月6日內蒙古科技大學課程設計論文1目錄前言.2第一章鍋爐的工藝流程.31.1鍋爐的組成.31.2鍋爐的工作過程.31.3鍋爐的分類.4第二章鍋爐控制系統(tǒng)的整體設計思路.62.1汽包水位的控制.62.2蒸汽溫度的控制.62.3鍋爐燃燒的控制.6第三章鍋爐給水控制系統(tǒng)設計.73.1鍋爐水位動態(tài)特性.73.2單沖量控制系統(tǒng).73.3雙沖量控制系統(tǒng).83.4三沖量控制系統(tǒng).103.4.1鍋爐給水控制系統(tǒng).113.4.2前饋控制系統(tǒng).12第四章設計心得.15參考文獻.16內蒙古科技大學課程設計論文2前言電力是以電能作為動力的能源。發(fā)明于19世紀70年代，電力的發(fā)明和應用掀起了第二次工業(yè)化高潮。成為人類歷史18世紀以來，世界發(fā)生的三次科技革命之一，從此科技改變了人們的生活。20世紀出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類工程科學史上最重要的成就之一，是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉化成電力，再經(jīng)輸電、變電和配電將電力供應到各用戶?；鹆Πl(fā)電是利用燃燒燃料(煤、石油及其制品、天然氣等)所得到的熱能發(fā)電?；鹆Πl(fā)電的發(fā)電機組有兩種主要形式：利用鍋爐產(chǎn)生高溫高壓蒸汽沖動汽輪機旋轉帶動發(fā)電機發(fā)電，稱為汽輪發(fā)電機組；燃料進入燃氣輪機將熱能直接轉換為機械能驅動發(fā)電機發(fā)電，稱為燃氣輪機發(fā)電機組?；鹆Πl(fā)電廠通常是指以汽輪發(fā)電機組為主的發(fā)電廠。鍋爐是石油化工、發(fā)電等工業(yè)過程中必不可少的重要動力設備。它所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可作為驅動透平的動力源，又可作為精餾、干燥、反應、加熱等過程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，作為動力和熱源的鍋爐也向著大容量、高參數(shù)、高效率方向發(fā)展。內蒙古科技大學課程設計論文3第一章鍋爐的工藝流程1.1鍋爐的組成鍋爐設備包括鍋爐本體設備和鍋爐輔助設備。鍋爐本體設備主要由燃燒設備、蒸發(fā)設備、對流受熱面、鍋爐墻體構成的煙道和鋼架構建等組成。鍋爐的燃燒設備包括燃燒室、燃燒器和點火裝置。蒸發(fā)設備主要由汽包、下降管和水冷壁等組成。對流受熱面是指布置在鍋爐對流煙道內的過熱器、省煤器和空氣預熱器。鍋爐的輔助設備主要包括通風設備、給水設備、燃料運輸設備、制粉設備、除塵設備、除灰設備、鍋爐輔機等，如給水泵、送風機、引風機、磨煤機、除塵器、煙囪、灰渣泵、安全閥、水位計等。如圖1.1所示。圖1.1鍋爐的組成1.2鍋爐的工作過程煤斗中的煤通過給煤機送至磨煤機，在磨煤機中對煤進行干燥（利用空氣預內蒙古科技大學課程設計論文4熱器引來的熱空氣進行干燥）和磨碎。磨成的煤粉進入粗粉分離器，經(jīng)分離后，合格的煤粉進入煤粉倉或排粉機，然后由給粉機或排粉機將煤粉送往爐膛燃燒。不合格的煤粉經(jīng)回粉管送回磨煤機再重新磨制?？諝庥蛇M風道引入送風機，經(jīng)送風機升壓后送入空氣預熱器，被加熱成熱空氣，然后通過熱風道將其中一部分送至磨煤機，進入制粉系統(tǒng)用以干燥和輸送煤粉，另一部分熱空氣直接送至燃燒器。煤粉與空氣通過燃燒器進入燃燒室，進行燃燒放熱，燃燒產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣在燃燒室加熱水冷壁中的水，然后高溫煙氣依次流過過熱器、省煤器和空氣預熱器，加熱這些受熱面內的工質（汽、水和空氣），在傳熱過程中煙氣的溫度逐漸降低。此后利用除塵器清除煙氣中攜帶的大量飛灰，最后由引風機將煙氣送往煙囪，排入大氣。燃料燃燒后生成的灰渣，一部分落入燃燒室下部的灰渣斗中；另一部分被煙氣帶走，在除塵器中大部分飛灰被分離出來，落入除塵器下部的灰斗中，然后由除塵裝置將灰渣和細灰送往儲灰場。給水由給水泵送至鍋爐房，先進入省煤器，在省煤器中加熱提高溫度后進入汽包，然后沿著下降管流至水冷壁下聯(lián)箱，再進入水冷壁管。在水冷壁管內水吸收燃燒室中高溫火焰和煙氣的輻射熱，一部分水汽化為蒸汽，在水冷壁內成為蒸汽和水的混合物，汽水混合物沿水冷壁上升又進入汽包。在汽包中利用汽水分離設備對汽水混合物進行汽水分離，分離出來的水沿著下降管進入水冷壁繼續(xù)吸熱，如此循環(huán)。分離出來的蒸汽從汽包頂部的飽和蒸汽引出管引致過熱器，在過熱器中飽和蒸汽被加熱成為過熱蒸汽，然后經(jīng)主蒸汽管道送往汽輪機做功。1.3鍋爐的分類按蒸發(fā)量的大小，鍋爐有小型、中型、大型之分，但它們之間沒有固定的分界。一般來講420t/h以下的鍋爐為小型鍋爐，420t/h以上至1000t/h以下為中型鍋爐，1000t/h以上為大型鍋爐。按照蒸汽壓力的高低，鍋爐可以分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力和超超臨界壓力鍋爐。按照燃料的燃燒方式鍋爐一般分層燃爐、室燃爐和循環(huán)流化床鍋爐。內蒙古科技大學課程設計論文5按照水的循環(huán)方式分為自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐。內蒙古科技大學課程設計論文6第二章鍋爐控制的整體設計思路2.1汽包水位的控制汽包水位是鍋爐運行的重要指標，保持水位在一定范圍內是保證鍋爐安全運行的首要條件。首先，水位過高會影響汽包內的汽水分離，飽和水蒸氣將會帶水過多，導致過熱器管壁結垢并損壞，使過熱蒸汽的溫度嚴重下降。如以此過熱蒸汽被用戶用來帶動汽輪機，則將因蒸汽帶液損壞汽輪機的葉片，造成運行的安全事故。然而水位過低，則因汽包內的水量較少，而負荷很大，加快水的汽化速度，使汽包內的水量變化速度很快，若不及時加以控制，將有可能使汽包內的水全部汽化，尤其對大型鍋爐，水在汽包內的停留時間極短，從而導致水冷壁燒壞，甚至引起爆炸。所以必須對汽包水位進行嚴格的控制。2.2蒸汽溫度的控制過熱蒸汽溫度過高或過低，對鍋爐運行及蒸汽用戶設備都是不利的。過熱蒸汽溫度過高，過熱器容易損壞，汽輪機也因內部過度的熱膨脹而嚴重影響安全運行；過熱蒸汽溫度過低，一方面使設備的效率降低，同時使汽輪機后幾級的蒸汽濕度增加，引起葉片磨損。所以必須把過熱器出口蒸汽的溫度控制在規(guī)定范圍內。2.3鍋爐燃燒的控制鍋爐燃燒過程的好壞，不僅直接關系到鍋爐的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)過程的可靠性，而且在很大程度上決定了鍋爐運行的經(jīng)濟性。進行燃燒調節(jié)的目的是：在滿足外